丁肇中：少数人把多数人的观念推翻后，科学才能向前发展
澎湃新闻记者 邢春燕
2014-10-24 09:42
来源：
澎湃新闻
10月22日，78岁的诺贝尔物理学奖得主丁肇中做客中欧国际工商学院，带来暗物质和反物质研究的最新成果，并用亲历的四个科学实验串起自己作为实验物理学家的生涯。
本身不发光，而且光线也射不进去；不被人类所见，无法被触摸，却有重量和引力。大约80年前，当暗物质存在的证据第一次被提出之后，这一神秘物便持续吸引着科学界的目光。诺贝尔物理学奖获得者、美籍华人物理学家丁肇中教授的AMS实验团队便是其中之一。
10月22日，78岁高龄的丁肇中做客中欧国际工商学院，带来其团队关于暗物质和反物质的最新研究成果，并用亲历的四个科学实验串起自己作为实验物理学家的生涯。
“这是我第一次到商学院做报告，我很害怕，学校教你们怎么赚钱，我是怎么样花钱。”开讲之前，丁肇中幽默地对台下观众说。他表示自己除了工作之外，很少与人来往，“我要冷静地分析，不能把人与人之间的事情和科学的事情放在一起。”
26岁获得博士学位，31岁任教授，38岁发现“J粒子”，40岁拿诺贝尔奖，丁肇中是美国密歇根大学历史上从学士到博士完成时间最短的学生，只花了6年。
演讲中，丁肇中以一张由“基础研究”转变为“应用技术”的金字塔图片开题，指出随着“技术研究”的底部不断扩大，“基础研究”越来越走向金字塔尖端，远离日常生活。但相比实用性技术，实验才是自然科学的基础，技术的发展植根于基础研究之中。他认为，要怀抱着对自然界的好奇心而不停探索：“如果一个社会将自己局限于技术转化，显然会出现这样的情况，当基础研究不能发现新的知识和新的现象后，也就没有什么可以转化的了。”
第一个实验：寻找新夸克
丁肇中介绍说，他参与的第一个实验是寻找新夸克（Quark，一种基本粒子，也是构成物质的基本单元）。1974年之前，物理学家们普遍认为，世界上只有三种夸克，用三种夸克的理论就能够解释世界上所有的现象。1974年，丁肇中提出了“寻找新粒子与新物质”的实验方案，可惜未能被多数物理学家重视。但他执著探索，终于在实验中发现了新粒子——J粒子，它的寿命是通常粒子的1万倍，进而发现了J粒子家族，改变了人类对于物质基本结构的认识。而丁肇中也因此获1976年诺贝尔物理学奖。对此，他表示从中体会到，“做事情要对自己有信心，做你认为正确的事，不要怕困难，更不要因为多数人的反对而改变。”
对于获诺贝尔奖，丁肇中在现场透露了一个细节——他是诺奖百年历史上第一个用中文作报告的获奖者，“当时美国大使来找我说，你出生在美国，为什么用中文，我说中国是世界上最古老的文明，所以我要用中文。这是我当时所说的，得到诺贝尔奖，是一个科学家最大的荣誉，我是在旧中国长大的，因此想借这个机会向发展中国家的青年强调实验工作的重要性。”
第二个实验：测量电子半径
丁肇中第二个参与的实验是于1979年发现了胶子的实验。他介绍说，1970年代在德国建了一个很大的加速器，300亿电子伏的电子对撞机，周长是7公里，“我的目的就是测量电子的半径。结果发现一个很重要的东西，叫胶子。电磁力是由光来传输的，强力就是由胶子来传输的。”
1979年9月2日的《纽约时报》曾长篇报道了发现胶子的消息，称27名中国科学家参加了这次主要的实验，丁肇中就是其中之一。对于这个实验，他表示，做基础研究，需要对意料之外的现象有充分的准备。
第三个实验：制造宇宙大爆炸
第三个实验是丁肇中经历的在欧洲核子研究中心进行的一次实验。“西欧核子中心有一个周长27公里的加速器，我们用的是1000亿电子伏的电子和1000亿电子伏的正电子对撞，产生很高的温度，是太阳表面4000亿倍的温度，也是宇宙诞生最初的1000亿亿分之一秒时的温度。我的实验就是在实验室里制造宇宙大爆炸最开始的情况。”这个首次由19个国家的600名科学家共同参加的大型国际合作项目，最重要的产物就是现在的互联网。
对于物理研究，丁肇中认为最主要的成果仍然是基本观念方面的，由这个实验产生的300篇相关研究成果，阐述的都是简单而富有变革力量的物理观念。在他看来，领导和主持一个如此大型的国际科学合作，最主要的是选择科学上最重要的题目，才能引起科学家最大的兴趣。
第四个实验：寻找暗物质
丁肇中讲到的最后一个实验则是他和他的科学团队目前正在进行的国际空间站上的AMS实验。
丁肇中从上世纪90年代开始领导开展AMS实验，寻找暗物质和反物质。AMS-01探测器于1998年6月搭乘美国“发现者”号航天飞机升入太空并成功运行。AMS-02实验是世界首个也是迄今唯一获准在国际空间站上进行的大型科学实验。实验过程中虽有重重挑战，但最终还是成功搜集了大量珍贵数据。“升空到现在，我们已经收到540亿个宇宙线数据，这大大多于过去100年全世界搜集到的宇宙线的总和。未来20年内，我们将会收集到3000亿个数据，能够探测到可见宇宙边缘的信号，”丁肇中说，“我们得到的结果显示，宇宙射线中过量的正电子可能来自暗物质。”
AMS由60多所大学、研究所和600多位的物理学家组成，涉及16个国家和地区。所涉国家包括美国、墨西哥、俄罗斯、德国、芬兰、法国、葡萄牙、瑞士、土耳其、韩国和中国等，在中国的合作大写包括东南大学、上海交大、中山大学等。如何与国际一流的科学家交流并分工合作？
丁肇中非常自信，对于目前的研究充满希望。他说，在自然科学中，“多数服从少数，只有少数人把多数人的观念推翻以后，科学才能向前发展。因此，专家评审并不是绝对有用的，因为专家评审是依靠现有的知识。”在他看来，自然科学的研究是具有竞争性的，只有第一，没有第二，“没有人知道是谁第二个发现相对论的。”
【观众提问】
观众 ：量子力学起源于1933年的时候，所知的报道中说量子传输是隐形传输，不需要时间，也就是说你有100万人民币，从上海传输到北京，1000公里，不需要时间就过去了，将来有没有可能把一种物质从一个地方传输到另外一个地方也不需要时间？
丁肇中 ：这是个很重要的问题。所谓传输不需要时间，是跟光速比，北京和上海都在地球上，而光每秒钟可以绕地球几圈；假设你住在火星上，要传输的话，需要很长很长的时间。所以，不需要时间是因为距离小，对于光速来说很小。物质不能决定光速，因为根据相对论，要决定光速的时候，物质的质量就慢慢变大，空间理论最主要的结果就是质量，当速度决定光速的时候质量就变得很大，所以传一公斤的黄金，是不可能的。
观众 ：传信息从地球到火星需要多大时间？
丁肇中 ：大概9分钟。
观众 ：光子还是量子？
丁肇中 ：一样的。
观众 ：我曾经看过一本科学家传记，有一个章节写的是爱因斯坦，当时他是瑞士专利局的一个雇员，他说他研究相对论的时候晚上把门关上，这个门大概是一米厚，外面声音是传不进来的。他在里面思考这些人们根本没想到的问题。您这么有这么伟大的成就，您需不需要把一扇门做得很厚，躲在一扇门后面思考？
丁肇中 ：说得非常对，作为一个物理学家，最主要是需要一个题目，选题目是最重要的。通常我选了题目，准备做这个实验以后，我会找一位或者两位著名科学家谈一谈，我要了解他们的观点，不是说我要接受他们的意见。1994年，我在“原子”里走来走去，这个实验别人从来没有做过，宇宙是怎么来的？这个工作有600个科学家，当时所有的航天专家认为这是不可能的，当然，我比较能原谅别人的错误。
观众 ：很多非常有名的杰出的科学家，包括物理学家，仍然相信神，心里面有另外一个世界，我不知道丁教授是怎么看这个问题的？
丁肇中 ：我现在还没想过这个问题，在我快退休的时候，我会想这个问题。在美国没有退休这个词，我现在还在麻省理工学院继续工作，原因是里根总统年龄很大的时候才当选总统，他觉得按年龄退休是不合理的。
观众 ：我们知道爱因斯坦相对论有一个前提，一切物质的速度都不能超过光速，那么丁教授有没有计划用实验的方法去证明有这样的物体或者某一种物质，它能够超过光速？
丁肇中 ：我认识一个人，人的智商通常是100左右，那个人的智商是186，可是他已经去世了，这个人曾经跟我讨论过这个问题，这是40多年以前的事情了。这个人有两个贡献，第一个贡献，他觉得人类去世以后，把人冻起来，说不定再过很多年，科学发展了，可以复生，这是一个智商非常高的人。第二个问题跟我讨论的，就是有没有超过光速的可能性，这是个很重要的思想，因为到宇宙的边缘，有几百万、几千万光年，我只能说到现在为止还没有找到任何超过光速的物质。
观众 ：能否跟我们分享一次印象深刻的失败？
丁肇中 ：很抱歉，到现在还没有。
观众 ：您如何看待中国文化以及西方文化？
丁肇中 ：我觉得我没有资格回答这么重要的问题，我只能说，我在中学念书的时候，对中国历史、物理、数学特别有兴趣，我所谓有兴趣是花很少的时间考最高的分数，花很多时间考零分就不可能有兴趣了。我小时候对中国历史非常感兴趣，常常考100分，后来我发现研究中国历史对我来说是很困难的，因为很不容易发现真实情况，中国一改朝换代，第一件事就是改历史，别的我就没有资格说了。
观众 ：您刚才提到宇宙大爆炸，大爆炸起源之前是真空，现在我们能实际观察到的宇宙，基本上是以正物质为主的，您也解释了，在地面上没有办法观察到反物质，反物质进入大气会湮灭的，在AMS上面可以观察到反物质。据我所知，如果存在着反物质组成的天体和星系，两个星系碰撞，一个是正物质组成的，一个是反物质组成的，这样会产生巨大的能量，目前来说，天文学没有发生这样的例子，宇宙发现反粒子的数量要达到什么样的程度，才能引起我们对现有宇宙学理论的颠覆呢？
丁肇中 ：很重要的问题，这位教授说的就是物质和反物质一碰撞，互相湮灭就产生光，但是光可以到地面，而地面没有找到这种光，这就表示在我们这个银河系当中没有反物质。可宇宙里面有100亿个“银河系”，我们这一个没有找到，并不代表另外100亿个“银河系”都没有，所以我们的目的是把其余的“银河系”都找一遍，一直找到可见宇宙的边缘。关于理论，天文学理论对我个人来说意义不大，理论是随着时间变的，当实验推翻理论以后，又有新的理论，我认为最主要的事情就是把实验做好，因为实验做正确了以后，任何理论都能推翻。
观众 ：人们认为时间和空间是分离的，后来爱因斯坦认为时空是合在一起的，认为是四维空间，那么，有没有五维空间？
丁肇中 ：有很多的人认为暗物质可能是第五空间，假使这样的话，刚才给大家讲的正电子比例上升，假使有五维空间的话，会垂直下降，现在看来可能不是垂直下降，所以可能没有第五维。
观众 ：现在有一种非常流行的说法，是关于吸引力法则的，有一本书叫《秘密》，还有一本叫《前世今生》。量子力学的吸引力法则的能量场，是不是可以应用到生活中？有一些心理学家也好，物理学家也好，他们会用这个来解释濒临死亡的场景，可以解释得了吗？他们还说，我们日常生活中的一些事情，就是正能量相吸引，负能量相吸引。
丁肇中 ：能量没有负能量。
观众 ：您能够这样跨国家、跨地域，协调做那么多的项目，取得那么大的科学成就。在我的工作当中，我体会是文人相轻的，更不要说科学家了。你的跨国实验涉及到很多的国家战略和利益，你遇到最大的挑战是什么？你是通过怎样的幽默感和科学的严谨把整个事情做成的？
丁肇中 ：这也是个很重要的问题，你说文人相轻，物理学家也不例外，比如说最后这个实验，主要物理原理、用什么仪器大小由我决定。比如说，最上面的仪器，有很多国家有不同的想法，每个国家自己做一个模型，做一个测验，但是我只能选一个，怎么选呢？通常在建造仪器的时候，我会开一次会，我坐在上面，所有的科学家坐在下面，然后我静静地听，不管是大学校长、国家实验室主任、教授，或者是本科生、或者是博士后，都可以发言，我唯一的要求就是一个人发言，下面的人不能走来走去，让所有人都静心听，假使我听懂了，我就做一个决定，假使我有一点不懂，我一定告诉大家我不懂。
等我懂了以后就做一个决定，做这个决定完全是靠技术，我认为哪个是最保险的、最精确的，做了这个决定以后，任何人不能改，为什么大家听我的决定呢？因为到现在为止我还没有做过错的决定。德国人、法国人、意大利人，他听我的决定，主要原因是为整个实验着想，为此，我虽然组里有很多人，我从来不和人来往，很多人认识了三四十年，除了在办公室讨论问题。我要冷静的分析，不能把人与人之间的事情和科学的事情放在一起。
观众 ：您是一个杰出的物理学家，我相信您是一个非常爱国的人士，针对香港占中的问题，您的看法是什么？
丁肇中 ：我可以回答，我给我儿子翻译一下。刚才我已经说过，我除了物理以外不太关心什么。我早上大概七八点钟离开家，到实验室去，绝大多数时间我都在实验室里，很安静地想太空的事情。有很多的仪器，有没有可能坏？仪器坏了你不知道，那就会做错事，做一个错的实验后果非常严重，今后十年不可能有人再做同样的实验。假使我做一个错的实验，会影响整个物理学的发展。
所以，我早上到实验室去，就静静地想。中午通常我找一两个人和我一起吃饭，很简单，这一两个人是我觉得他们的工作有问题，所以很多人都不愿意跟我吃饭。下午我通常绝大多数时间在想下一个研究应该怎么样。每天下午5点多我们全组的人有一个会议，在我办公室，讨论空间站上的情况，温度变化是什么样的，太阳能板是什么样的，有什么新的情况。然后就到了晚上。我不会做饭，但是我太太在的时候，我们一起出去吃饭，晚上九、十点钟回家。这样的生活包括星期六、星期天，因为在天上，空间站是飞的，不能停的。所以对我来说，没有星期六，没有星期天，没有端午节、中秋节、过年，任何节都没有，我听说香港有学生运动，可是我不知道细节，因为我很少看新闻，这是我真正的回答。